超深水下定深取样的取样方法及取样装置制造方法
【专利摘要】本发明公开一种超深水下定深取样的取样方法，涉及生态环境领域。主要包括以下步骤：确定所取水样的深度，计算取水深度处的水压；依据计算的水压力，通过水压——薄膜破坏厚度关系确定该取水深度处所需要的薄膜厚度；检查取水装置的密封性；选取对应厚度的薄膜，平整的安装薄膜；将牵引绳与取水器连接；将取水器缓慢放至设定水深，当达到预定深度时，施加于薄膜上的水压力达到薄膜破坏的压力值，薄膜将被顶针刺破，该深度的水样将进入取水缓冲室，然后通过过滤漏斗进入样品存储室；水样采取完毕，将取样装置拉出水面。本发明不需要电机等复杂辅助设备控制，能够自动采取设定深度的水样，具有结构简单、可操作实用性强等优点。
【专利说明】超深水下定深取样的取样方法及取样装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及生态环境领域，是一种深水内特定深度水样采集的方法。
【背景技术】
[0002]随着海洋、湖泊和水库对我们的生活影响越来越大，水体的化学成分及含量的研究关乎生态环境及人类的可持续发展，而这些方面的研究都从获取水样开始的，所以水样的采集尤为重要。目前实用的方法很少，且广泛使用的取水器密封性较差，杂质也较多，很难满足现有研究的需求。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题，是针对前述【背景技术】中的缺陷和不足，提供一种超深水下定深取样的薄膜法，本发明涉及的一种超深水下定深取样的薄膜法及试验装置不仅能准确采集具体深度的水样，而且可以对水体进行过滤。解决目前取水器密封性较差，杂质也较多，很难满足现有研究需求的现实问题。
[0004]具体的技术方案:
超深水下定深取样的取样方法，根据设定取水样的深度，计算水样采集处的水压，采集装置上具有取水口，取水口处设有一定压开口装置，当到设定深度之前，取水装置取水口处的水压未达到设定的压力值，所述定压开口装置不动作，所述取水口保持密封状态；当取水装置达到预定深度时，取水口处所受压力值达到定压开口装置的预设压力值，所述定压开口装置打开取水口处，水样通过所述取水口进入取样装置内。
[0005]所述定压开口装置为薄膜密封装置，根据薄膜的材料特性，计算对应水压施加于薄膜上时薄膜被顶针刺破的厚度，在此厚度下，采集器达到设定深度之前，薄膜不会被顶针刺破，采集器保持密封状态，当达到预定深度时，薄膜下的顶针在薄膜上水压力的作用下将薄膜顶破，设定深度的水样进入水样采集器。
[0006]所述超深水下定深取样取样方法的取样装置，包括位于取样装置底部的存储室，用于水样存储；
位于取样装置中部位置的缓冲室，用于控制水样进入存储室的速度；
位于取样装置上部位置的牵引绳，用于水样采集装置的垂直升降；
在所述缓冲室及牵引绳之间设有薄膜密封装置，包括薄膜盖板、重物板、薄膜及顶针，薄膜盖板用来固定薄膜，其下表面和与其对应的重物板上表面均做成具有摩擦力的粗糙面，两者通过固定螺栓固定，薄膜夹在两者之间，不会因水压力的存在而滑动；薄膜根据设定深度处水压力的大小而选择不同的厚度，对于某一特定厚度，只有水样采集器达到设定深度，施加于薄膜上的水压力达到设定值时，薄膜才能够被下部的顶针刺破；
所述缓冲室与存储室之间通过一带有进水孔的过滤漏斗隔开。
[0007]所述存储室为一圆柱筒。
[0008]所述取样装置的取样方法，包括以下步骤: 第一步、确定所取水样的深度，计算取水深度处的水压P = ，其中h为水深；
第二步、依据计算的水压力，通过水压——薄膜破坏厚度关系确定该取水深度处所需要的薄膜的厚度；
第三步、检查取样装置的密封性，确保取样装置不漏水；
第四步、选取对应厚度的薄膜，将薄膜盖板卸下，平整的安装薄膜，然后用螺栓将薄膜盖板固定在重物板上；
第五步、将牵引绳与取水器连接；
第六步、将取水器缓慢放至设定水深，当达到预定深度时，施加于薄膜上的水压力达到薄膜破坏的压力值，薄膜将被顶针刺破，该深度的水样将进入取水缓冲室7，然后通过过滤漏斗进入样品存储室；
第七步、达到一定时间后，水样采取完毕，将取样装置拉出水面。
[0009]所述第二步中薄膜的厚度根据土工织物的刺破强度试验确定，包括以下几个步骤:a、将设定厚度的薄膜试样放入土工织物的刺破强度试验机环形夹具内，自然放平，拧紧夹具山、将夹具放在加压装置上，并对中，顶刺速率根据取水装置在水中下沉的速度而设定；c、开机，记录顶刺过程中的最大压力值；d、改变薄膜的厚度重复进行步骤a到步骤c试验；e、根据不同的厚度和各厚度下对应的最大压力值可以得出水压——薄膜破坏厚度关系曲线。
[0010]有益效果:
本发明具有以下优点:结构设计科学合理，可以通过改变薄膜的厚度来获得不同深度处的水样采集；设置缓冲室，能够控制水样进入存储室的速度，达到存储室内空气被充分排出的效果；在缓冲室与存储室之间设置过滤漏斗，能够过滤采集水样的杂质，能够保证采集水样的质量。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为本发明的试验装置结构图；
其中，1、牵引绳；2、薄膜盖板；3、重物板；4、薄膜；5、顶针；6、带有进水孔的过滤漏斗；
7、缓冲室；8、存储室。
【具体实施方式】
[0012]以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。
[0013]超深水下定深取样的取样方法，根据设定取水样的深度，计算水样采集处的水压，采集装置上具有取水口，取水口处设有一定压开口装置，当到设定深度之前，取水装置取水口处的水压未达到设定的压力值，所述定压开口装置不动作，所述取水口保持密封状态；当取水装置达到预定深度时，取水口处所受压力值达到定压开口装置的预设压力值，所述定压开口装置打开取水口处，水样通过所述取水口进入取样装置内。
[0014]一种按照上述方法的实施例，所述定压开口装置采用薄膜密封装置，根据薄膜的材料特性，计算对应水压施加于薄膜上时薄膜被顶针刺破的厚度，在此厚度下，采集器达到设定深度之前，薄膜不会被顶针刺破，采集器保持密封状态，当达到预定深度时，薄膜下的顶针在薄膜上水压力的作用下将薄膜顶破，设定深度的水样进入水样采集器。[0015]一种带有所述薄膜密封装置的取样装置，包括位于取样装置底部的存储室，用于水样存储；
位于取样装置中部位置的缓冲室，用于控制水样进入存储室的速度；
位于取样装置上部位置的牵引绳，用于水样采集装置的垂直升降；
在所述缓冲室及牵引绳之间设有薄膜密封装置，包括薄膜盖板、重物板、薄膜及顶针，薄膜盖板用来固定薄膜，其下表面和与其对应的重物板上表面均做成具有摩擦力的粗糙面，两者通过固定螺栓固定，薄膜夹在两者之间，不会因水压力的存在而滑动；薄膜根据设定深度处水压力的大小而选择不同的厚度，对于某一特定厚度，只有水样采集器达到设定深度，施加于薄膜上的水压力达到设定值时，薄膜才能够被下部的顶针刺破；
所述缓冲室与存储室之间通过一带有进水孔的过滤漏斗隔开。
[0016]所述存储室为一圆柱筒。
[0017]所述取样装置的取样方法，包括以下步骤:
第一步、确定所取水样的深度，计算取水深度处的水压P = ，其中h为水深；第二步、依据计算的水压力，通过水压——薄膜破坏厚度关系确定该取水深度处所需要的薄膜的厚度；
第三步、检查取样装置的密封性，确保取样装置不漏水；
第四步、选取对应厚度的薄膜，将薄膜盖板卸下，平整的安装薄膜，然后用螺栓将薄膜盖板固定在重物板上；
第五步、将牵引绳与取水器连接；
第六步、将取水器缓慢放至设定水深，当达到预定深度时，施加于薄膜上的水压力达到薄膜破坏的压力值，薄膜将被顶针刺破，该深度的水样将进入取水缓冲室7，然后通过过滤漏斗进入样品存储室；
第七步、达到一定时间后，水样采取完毕，将取样装置拉出水面。
[0018]所述第二步中薄膜的厚度根据土工织物的刺破强度试验确定，包括以下几个步骤:a、将设定厚度的薄膜试样放入土工织物的刺破强度试验机环形夹具内，自然放平，拧紧夹具山、将夹具放在加压装置上，并对中，顶刺速率根据取水装置在水中下沉的速度而设定；c、开机，记录顶刺过程中的最大压力值；d、改变薄膜的厚度重复进行步骤a到步骤c试验；e、根据不同的厚度和各厚度下对应的最大压力值可以得出水压——薄膜破坏厚度关系曲线。
[0019]本发明具有以下优点:结构设计科学合理，可以通过改变薄膜的厚度来获得不同深度处的水样采集；设置缓冲室，能够控制水样进入存储室的速度，达到存储室内空气被充分排出的效果；在缓冲室与存储室之间设置过滤漏斗，能够过滤采集水样的杂质，能够保证采集水样的质量。
【权利要求】
1.一种超深水下定深取样的取样方法，其特征在于，根据设定取水样的深度，计算水样采集处的水压，采集装置上具有取水口，取水口处设有一定压开口装置，当到设定深度之前，取水装置取水口处的水压未达到设定的压力值，所述定压开口装置不动作，所述取水口保持密封状态；当取水装置达到预定深度时，取水口处所受压力值达到定压开口装置的预设压力值，所述定压开口装置打开取水口处，水样通过所述取水口进入取样装置内。
2.根据权利要求1所述的超深水下定深取样的取样方法，其特征在于，所述定压开口装置为薄膜密封装置，根据薄膜的材料特性，计算对应水压施加于薄膜上时薄膜被顶针刺破的厚度，在此厚度下，采集器达到设定深度之前，薄膜不会被顶针刺破，采集器保持密封状态，当达到预定深度时，薄膜下的顶针在薄膜上水压力的作用下将薄膜顶破，设定深度的水样进入水样采集器。
3.如权利要求2所述的超深水下定深取样方法的取样装置，其特征在于，包括位于取样装置底部的存储室，用于水样存储； 位于取样装置中部位置的缓冲室，用于控制水样进入存储室的速度； 位于取样装置上部位置的牵引绳，用于水样采集装置的垂直升降； 在所述缓冲室及牵引绳之间设有薄膜密封装置，包括薄膜盖板(2)、重物板(3)、薄膜(4)及顶针(5)，薄膜盖板(2)用来固定薄膜(4)，其下表面和与其对应的重物板(3)上表面均做成具有摩擦力的粗糙面，两者通过固定螺栓固定，薄膜(4)夹在两者之间，不会因水压力的存在而滑动；薄膜(4)根据设定深度处水压力的大小而选择不同的厚度，对于某一特定厚度，只有水样采集器达到设定深度，施加于薄膜(4)上的水压力达到设定值时，薄膜(4)才能够被下部的顶针(5)刺破； 根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述缓冲室与存储室之间通过一带有进水孔的过滤漏斗(6)隔开。
4.根据权利要求3所述取样装置，其特征在于，所述存储室为一圆柱筒。
5.采用权利要求3所述取样装置的取样方法，包括以下步骤: 第一步、确定所取水样的深度，计算取水深度处的水压P s ΡΦ，其中，h为水深；第二步、依据计算的水压力，通过水压——薄膜破坏厚度关系确定该取水深度处所需要的薄膜(4)的厚度； 第三步、检查取样装置的密封性，确保取样装置不漏水； 第四步、选取对应厚度的薄膜(4)，将薄膜盖板(2)卸下，平整的安装薄膜(4)，然后用螺栓将薄膜盖板(2)固定在重物板(3)上； 第五步、将牵引绳(I)与取水器连接； 第六步、将取水器缓慢放至设定水深，当达到预定深度时，施加于薄膜上的水压力达到薄膜破坏的压力值，薄膜(4)将被顶针(5)刺破，该深度的水样将进入取水缓冲室7，然后通过过滤漏斗(6)进入样品存储室(8)； 第七步、达到一定时间后，水样采取完毕，将取样装置拉出水面。
6.根据权利要求6所述取样方法，其特征在于，所述第二步中薄膜(4)的厚度根据土工织物的刺破强度试验确定，包括以下几个步骤:a、将设定厚度的薄膜试样放入土工织物的刺破强度试验机环形夹具内，自然放平，拧紧夹具；b、将夹具放在加压装置上，并对中，顶刺速率根据取水装置在水中下沉的速度而设定；c、开机，记录顶刺过程中的最大压力值；d、改变薄膜的厚度重复进行步骤a到步骤c试验；e、根据不同的厚度和各厚度下对应的最大压力值可以得出水压——薄膜破坏厚度关系曲`线。
【文档编号】G01N1/14GK103852347SQ201410049473
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2014年2月13日 优先权日:2014年2月13日
【发明者】陈亮, 高为壮, 夏兵兵, 吴炫, 丁小闯, 胡海星, 冯俊杰 申请人:河海大学
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